WO2001072566A2 - Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische bremsanlage - Google Patents

Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische bremsanlage Download PDF

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WO2001072566A2
WO2001072566A2 PCT/EP2001/003356 EP0103356W WO0172566A2 WO 2001072566 A2 WO2001072566 A2 WO 2001072566A2 EP 0103356 W EP0103356 W EP 0103356W WO 0172566 A2 WO0172566 A2 WO 0172566A2
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simulator
chamber
hydraulic
pressure
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Peter Drott
Horst Krämer
Holger Kranlich
Jan Hoffmann
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
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    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated
    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors

Definitions

  • the present invention relates to an actuation unit for an electrohydraulic brake system of the "brake-by-wire" type, comprising: a first piston (DK piston), which can be actuated by means of an actuation pedal and is preloaded by a first return spring, and a second piston (SK Pistons), which are arranged one behind the other in a housing and limit pressure chambers connected to an unpressurized pressure medium reservoir, to which hydraulic lines which can be shut off by means of a first and a second valve device are connected, with a path simulator which is delimited by a simulator chamber, with a Simulator spring cooperating simulator element is formed, which can be acted upon by a hydraulic connection with the pressure set in the first pressure chamber, a second hydraulic connection being provided between the simulator chamber and the pressure medium reservoir, as well as with a third valve device which blocks or releases the hydraulic connection between the simulator chamber and the pressure medium reservoir and which can be actuated by a relative movement of the second piston relative to the housing.
  • DK piston first piston
  • Such an actuator is such.
  • the special feature of the previously known actuation unit is that the simulator element is formed by a metallic bellows, which receives the simulator spring without tension.
  • the aforementioned third valve device which is arranged in the connection between the interior of the bellows and the trailing chamber of the second pressure chamber, consists of a seat valve which can be mechanically actuated by means of a two-armed rocker arm mounted on an axis of rotation by the movement of the second piston.
  • Ais disadvantageous in the previously known actuation unit in particular, is the complicated design of the actuation of the third valve device, which requires considerable production or Assembly costs caused. Venting the interior of the bellows is also seen as problematic.
  • the simulator element by means of a (simulator) piston which can be acted upon by the pressure introduced in the first pressure chamber is formed and that the third valve device is formed by a seal arranged on the second piston and the mouth region of a channel formed in the movement range of the seal, which forms the second hydraulic connection.
  • a second solution according to the invention to the above-stated object is that in an actuating unit in which no second hydraulic connection between the simulator chamber and the pressure medium reservoir is provided, the simulator element is formed by a hydraulic simulator piston and that the third valve device is arranged by a piston on the second piston Seal and the mouth area of a channel formed in the range of movement of the seal is formed, which forms the hydraulic connection and which is connected on the one hand to the first pressure chamber and on the other hand to a hydraulic space separated from the simulator chamber by the simulator piston.
  • a second hydraulic connection can also be provided between the simulator chamber and the pressure medium reservoir.
  • Another advantageous development of the invention provides that in the hydraulic connection or in the second hydraulic connection hydraulic resistors or throttling means are provided.
  • the measures mentioned achieve effective damping when the simulator is actuated.
  • a third and a fourth solution to the above problem is that in actuation units in which the third valve device blocks or releases the first or the second hydraulic connection and is designed as a seat valve and has a valve body which in its closing direction by means of a Spring is biased, the simulator element is formed by a hydraulic simulator piston and that the third valve device can be actuated by means of a cross member axially abutting the second piston.
  • the fourth solution just mentioned is particularly suitable for an actuation unit in which no second hydraulic connection is provided between the simulator chamber and the pressure medium reservoir.
  • the displacement sensor signal is supplied by a displacement measuring system integrated in the housing, the first piston being Part of this measuring system which detects the actuation path is formed.
  • signal transmitter elements of the displacement measuring system are attached to the cylindrical surface of the first piston, the signal pick-up of which is arranged in the housing.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the actuation unit according to the invention in axial section
  • Fig. 2 shows a detail of the embodiment shown in Fig. 1 on a larger scale
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention
  • Fig. 4 shows a third embodiment of the invention
  • Fig. 5 shows a fourth embodiment of the invention
  • Actuating unit in a representation corresponding to FIG. 1. 1 essentially consists of a two-circuit pressure generator or tandem master cylinder 1 which can be actuated by means of an actuation pedal, not shown, and a simulator 30 which interacts with the master brake cylinder 1.
  • a master brake cylinder housing 20 has, in a bore, delimited by two pistons 2, 3, Separate pressure spaces 4, 5 which are connected to a pressure medium reservoir 6 which is designed to be unpressurized. Hydraulic wheel brakes, not shown and associated with the vehicle axles, are connected to the two pressure chambers (primary pressure chamber 4, secondary pressure chamber 5) by means of only schematically indicated, lockable hydraulic connections 7, 8.
  • the hydraulic connections 7, 8 are shut off, for example, by electromagnetically actuated, normally open (SO) 2/2-way valves 9, 10.
  • SO normally open
  • the second piston 3 delimits a follow-up chamber 11 in the master brake cylinder housing 20, which on the one hand via a second central valve 13 arranged in the second piston 3 with the associated pressure chamber 5 and on the other hand via a pressure medium channel, not shown, formed in the master cylinder housing 20, with the Pressure medium reservoir 6 is connected.
  • a first and a second return spring 14, 15 are arranged in the pressure chambers 4, 5 mentioned, which the pistons 2, 3 preload against their direction of actuation or hold in the starting position.
  • a hydraulic chamber 19, which is delimited by a hydraulic piston or simulator piston 18, is connected to the first or primary pressure chamber 4 by means of a hydraulic connection 17.
  • the simulator piston 18, which on the other hand delimits a simulator chamber 21, forms, together with a simulator spring 22 arranged in the simulator chamber 21, a pedal simulator which is provided with the reference symbol 30 and which, when the pressure chambers 4, 5 are shut off, conveys the usual pedal feeling to the driver of the vehicle.
  • the simulator spring 22 determines the course of the pedal characteristic, ie the dependence of the pedal force on the actuation path.
  • a hydraulic connection 23 is provided, which must be interrupted or blocked in the event of an emergency stop.
  • the hydraulic connection 23 is designed as a bore or a channel, in the mouth region of which, in the trailing space 11, a seal or sealing collar 24 (see in particular FIG. 2) arranged on the second piston 3 is arranged.
  • the mouth region of the channel 23 forms a third valve device together with the sealing sleeve 24.
  • the pressure medium can be moved past the (standing) sealing sleeve 24 in the pressure medium supply container 6 when the second pressure chamber 5 is shut off.
  • the two pistons 2, 3 are displaced so that the sealing collar 24 arranged on the second piston 3 passes over the mouth of the channel 23 and the connection between the first pressure chamber 4 or the simulator chamber 21 and the pressure medium reservoir 6 interrupts, so that the pedal simulator 30 can no longer absorb pressure medium volume and a hydraulic pressure can be built up in the two pressure chambers 4, 5.
  • Fig. 2 shows that the hydraulic connection 23 opens into an annular groove 25 which is dimensioned such that the sealing sleeve 24 is installed in the state shown radially stress-free. In the "brake-by-wire" mode, this eliminates both the frictional forces as a disturbance variable in the force-displacement characteristic and the wear of the sealing sleeve.
  • the simulator piston 18 has a blind bore 26 which receives an elastic part 27, for example a rubber-elastic disc, and a thrust piece 28 axially abutting the elastic part 27.
  • an elastic part 27 for example a rubber-elastic disc
  • a thrust piece 28 axially abutting the elastic part 27.
  • Opposed to the pressure piece 28 in the simulator chamber 21 is a cylindrical extension 29 of a closure part 31 closing the simulator chamber 21, on which at one excessive stroke of the simulator piston 18, the pressure piece 28 comes to rest.
  • the measures described result in an elastic stop.
  • hydraulic resistors or throttling means can be provided in the hydraulic connection 17 or the second hydraulic connection 23.
  • FIG. 3 The structure of the second embodiment of the invention shown in FIG. 3 essentially corresponds to that which was explained in connection with FIG. 1.
  • the third valve device mentioned in the preceding text which in its open position enables the pressure medium to be shifted from the first pressure chamber 4 into the hydraulic chamber 19 delimited by the simulator piston 18, blocks the first hydraulic connection 14 between the first pressure chamber 4 and 4 in the embodiment shown from the room 19 or releases this connection.
  • FIG. 3 also shows a second hydraulic connection 23 between the simulator chamber 21 and the wake-up chamber 11 mentioned in connection with FIG. 1, a further embodiment is conceivable in which no connection is provided between the simulator chamber 21 and the wake-up chamber 11, so that the simulator chamber 21 remains "dry".
  • the simulator piston 18' in the embodiment shown has an axial extension 32 which can be brought to bear on a pressure piece 33 which engages rests against an elastic part 34. Both the pressure piece 33 and the elastic part 34 are in one Simulator chamber 21 closing closure part 35 is arranged.
  • the first hydraulic connection 14 is shut off, similarly to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, in that a sealing collar 24 ′ arranged on the second piston 5 passes over the mouth area of the connection 14.
  • the function of the third embodiment of the invention shown in FIG. 4 corresponds to that of the first embodiment according to FIG. 1, in which the third valve device shuts off or releases the hydraulic connection 23 between the simulator chamber 21 and the trailing space 11.
  • the third valve device is designed as a seat valve 40, which can be mechanically actuated by a relative movement of the second piston 3 relative to the housing 20 '.
  • a force transmission element 42 is guided in a bore 41 of the housing 20 ′, which runs parallel to the bore that receives the two pistons 2, 3, in which a cross member 43 is fastened, which is formed on a second piston 3
  • Contact surface 44 bears axially.
  • a valve body 45 which cooperates with a valve seat 47 and which can shut off the hydraulic connection 23 between the simulator chamber 21 and the pressure medium reservoir 6 via the trailing chamber 11, is supported on the force transmission element 42 under pretension of a valve spring 46.
  • the hydraulic connection 23 consists of a bore 48 extending from the simulator chamber 21, part of the aforementioned bore 41 and a channel 49 which is connected to a container connection 50 assigned to the second pressure chamber 5.
  • the seat valve 40 is there preferably designed such that the closing path of its valve body 45 is greater than the closing path of the central valve arranged in the second piston 3. 13.
  • a valve guide 45 is used to guide the valve body 45, through which an axial extension 52 of the valve body 45 extends. In order to ensure proper flow of the hydraulic pressure medium between the simulator chamber 21 and the pressure medium reservoir 6, the axial extension 52 is provided with radial ribs 53.
  • the fourth embodiment of the invention shown in FIG. 5 corresponds functionally to the second embodiment according to FIG. 3, in which the third valve device or the seat valve 40 the hydraulic connection 14 between the first pressure chamber 4 and the hydraulic chamber delimited by the simulator piston 18 ' 19 blocks or releases.
  • the force transmission element 42 which is guided in a sealed manner in the bore 41, forms with its sealing collar 54 a hydraulic active surface which, in the open position of the seat valve 40, is acted upon by the pressure medium flowing out of the first pressure chamber 4. This creates a force that supports the force of the valve spring 46 and thus the closing of the seat valve 40. Otherwise the mode of operation of this embodiment corresponds to the mode of operation of the second embodiment, so that a further explanation is unnecessary.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage von Typ 'Brake-by-wire', die als ein Tandemhauptzylinder ausgebildet ist, dessen erster und zweiter Kolben durch jeweils eine Rückstellfeder entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt sind. Der erste Druckraum des Tandemhauptzylinders ist mit einem hydraulischen Raum verbunden, der von einem Simulatorelement begrenzt wird. Andererseits begrenzt das Simulatorelement eine eine Simulatorfeder aufnehmende Simulatorkammer, die mit einem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist. Dabei ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die die hydraulische Verbindung zwischen Simulatorkammer und Druckmittelvorratsbehälter absperrt bzw. freigibt. Um eine kostengünstig herstellbare und problemlos entlüftbare Betätigungseinheit vorzuschlagen, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben (18) gebildet ist und daß die Ventileinrichtung durch eine am zweiten Kolben (3) angeordnete Dichtung (24) sowie den Mündungsbereich eines im Bewegungsbereich der Dichtung (24) ausgebildeten Kanals gebildet ist, der die hydraulische Verbindung (23) bildet.

Description

Betatigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by- wire" mit: einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben (DK- Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK-Kolben) , die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehalter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein eine Simulatorkammer begrenzendes, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, wobei zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter eine zweite hydraulische Verbindung vorgesehen ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die hydraulische Verbindung zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter absperrt bzw. freigibt und die durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist.
Eine derartige Betätigungseinheit ist z. B. aus der DE 198 22 411 AI bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Betätigungseinheit besteht darin, daß das Simulatorelement durch einen metallischen Faltenbalg gebildet ist, der die Simulatorfeder vorspannungsfrei aufnimmt. Die vorhin erwähnte dritte Ventileinrichtung, die in der Verbindung zwischen dem Innenraum des Faltenbalgs und dem Nachlaufraum des zweiten Druckraumes angeordnet ist, besteht aus einem Sitzventil, das mittels eines auf einer Drehachse gelagerten zweiarmigen Kipphebels durch die Bewegung des zweiten Kolbens mechanisch betätigbar ist. Ais nachteilig wird bei der vorbekannten Betätigungseinheit insbesondere die komplizierte Ausführung der Betätigung der dritten Ventileinrichtung angesehen, die erhebliche Herstellungsbzw. Montagekosten verursacht. Als problematisch wird auch die Entlüftung des Faltenbalg-Innenraumes angesehen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Betätigungseinheit der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die kostengünstig herstellbar und problemlos entlüftbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Simulatorelement durch einen mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbaren (Simulator-) Kolben gebildet ist und daß die dritte Ventileinrichtung durch eine am zweiten Kolben angeordnete Dichtung sowie den Mündungsbereich eines im Bewegungsbereich der Dichtung ausgebildeten Kanals gebildet ist, der die zweite hydraulische Verbindung bildet. Durch diese Maßnahmen wird eine Abschaltung der Simulatorwirkung innerhalb des Notbetriebs realisiert, bei der möglichst geringe Verlustwege bis zum ersten Druckaufbau in den Fahrzeug- Radbremsen realisiert werden.
Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der vorhin gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei einer Betätigungseinheit, bei der keine zweite hydraulische Verbindung zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter vorgesehen ist, das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben gebildet ist und daß die dritte Ventileinrichtung durch eine am zweiten Kolben angeordnete Dichtung sowie den Mündungsbereich eines im Bewegungsbereich der Dichtung ausgebildeten Kanals gebildet ist, der die hydraulische Verbindung bildet und der einerseits mit dem ersten Druckraum und andererseits mit einem durch den Simulatorkolben von der Simulatorkammer getrennten hydraulischen Raum in Verbindung steht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der zweiten Lösung kann auch zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter eine zweite hydraulische Verbindung vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in der hydraulischen Verbindung oder in der zweiten hydraulischen Verbindung hydraulische Widerstände bzw. Drosselmittel vorgesehen sind. Durch die erwähnten Maßnahmen wird eine wirksame Dämpfung bei der Betätigung des Simulators erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen 6 bis 8 aufgeführt.
Eine dritte sowie eine vierte Lösung der vorhin gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei Betätigungseinheiten, bei denen die dritte Ventileinrichtung die erste oder die zweite hydraulische Verbindung absperrt bzw. freigibt und als ein Sitzventil ausgebildet ist und einen Ventilkörper aufweist, der in seiner Schließrichtung mittels einer Feder vorgespannt ist, das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben gebildet ist und daß die dritte Ventileinrichtung mittels eines am zweiten Kolben axial anliegenden Quergliedes betätigbar ist. Die eben erwähnte vierte Lösung ist besonders für eine Betätigungseinheit geeignet, bei der keine zweite hydraulische Verbindung zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter vorgesehen ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen 11 bis 16 entnehmbar.
Für die Fahrerwunscherfassung hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein Wegsensorsignal zu verwenden. Das Wegsensorsignal wird bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes von einem im Gehäuse integrierten Wegmeßsystem geliefert, wobei der erste Kolben als Bestandteil dieses den Betätigungsweg erfassenden Meßsystems ausgebildet ist.
Bei einem sehr zuverlässig funktionierenden Wegmeßsystem sind auf der zylindrischen Oberfläche des ersten Kolbens Signalgeberelemente des Wegmeßsystems angebracht, dessen Signalaufnehmer im Gehäuse angeordnet ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Betatigungseinheit im Axialschnitt;
Fig. 2 eine Einzelheit der in Fig. 1 gezeigten Ausführung in größerem Maßstab;
Fig. 3 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen
Betätigungseinheit in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung;
Fig. 4 eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen
Betätigungseinheit in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung; und
Fig. 5 eine vierte Ausführung der erfindungsgemäßen
Betätigungseinheit in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung. Die in Fig. 1 dargestellte Betätigungseinheit besteht im wesentlichen aus einem mittels eines nicht gezeigten Betätigungspedals betätigbaren, zweikreisigen Druckerzeuger bzw. Tandemhauptzylinder 1 sowie einem mit dem Hauptbremszylinder 1 zusammenwirkenden Simulator 30. Ein Hauptbremszylindergehäuse 20 weist in einer Bohrung durch zwei Kolben 2, 3 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 4,5 auf, die mit einem drucklos ausgeführten Druckmittelvorratsbehalter 6 in Verbindung stehen. An die beiden Druckräume (Primärdruckraum 4, Sekundärdruckraum 5) sind mittels lediglich schematisch angedeuteter, absperrbarer hydraulischer Verbindungen 7, 8 nicht gezeigte, den Fahrzeugachsen zugeordnete hydraulische Radbremsen angeschlossen. Das Absperren der hydraulischen Verbindungen 7, 8 erfolgt beispielsweise durch elektromagnetisch betätigbare, stromlos offene (SO-) 2/2- Wegeventile 9, 10. Während der erste Druckraum 4 unter Zwischenschaltung eines im ersten Kolben 2 angeordneten ersten Zentralventils 12 mittels eines Druckmittelkanals 16 mit dem Druckmittelvorratsbehalter 6 in Verbindung steht, begrenzt der zweite Kolben 3 im Hauptbremszylindergehäuse 20 einen Nachlaufraum 11, der einerseits über ein im zweiten Kolben 3 angeordnetes zweites Zentralventil 13 mit dem zugeordneten Druckraum 5 und andererseits über einen im Hauptzylindergehäuse 20 ausgebildeten, nicht gezeigten Druckmittelkanal mit dem Druckmittelvorratsbehalter 6 in Verbindung steht.
Wie Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, sind in den erwähnten Druckräumen 4, 5 eine erste sowie eine zweite Rückstellfeder 14, 15 angeordnet, die die Kolben 2, 3 entgegen deren Betätigungsrichtung vorspannen bzw. in der Ausgangsposition halten. An den ersten bzw. den Primärdruckraum 4 ist mittels einer hydraulischen Verbindung 17 ein hydraulischer Raum 19 angeschlossen, der von einem hydraulischen Kolben bzw. Simulatorkolben 18 begrenzt ist. Der Simulatorkolben 18, der andererseits eine Simulatorkammer 21 begrenzt, bildet zusammen mit einer in der Simulatorkammer 21 angeordneten Simulatorfeder 22 einen Pedalsimulator, der mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist und der beim Absperren der Druckräume 4, 5 dem Fahrer des Fahrzeuges das gewöhnliche Pedalgefühl vermittelt. Die Simulatorfeder 22 bestimmt dabei der Verlauf der Pedalcharakteristik, d.h., der Abhängigkeit der Pedalkraft vom Betätigungsweg.
Um beim Absperren der Druckräume 4, 5 eine Relativbewegung des ersten Kolbens 2 gegenüber dem Gehäuse 20 zu ermöglichen, die ein Beaufschlagen des hydraulischen Raumes 19 mit dem aus dem ersten Druckraum 4 verdrängten Druckmittelvolumen zur Folge hat, ist zwischen der Simulatorkammer 21 und dem vorhin erwähnten Nachlaufraum 11 bzw. dem Druckmittelvorratsbehalter 6 eine hydraulische Verbindung 23 vorgesehen, die im Falle einer Notbremsung unterbrochen bzw. abgesperrt werden muß. Die hydraulische Verbindung 23 ist im in Fig. 1 gezeigten Beispiel als eine Bohrung bzw. ein Kanal ausgebildet, in dessen Mündungsbereich im Nachlaufraum 11 eine am zweiten Kolben 3 angeordnete Dichtung bzw. Dichtmanschette 24 (s. insbesondere Fig. 2) angeordnet ist. Der Mündungsbereich des Kanals 23 bildet zusammen mit der Dichtmanschette 24 eine dritte Ventileinrichtung. Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß das Druckmittel beim abgesperrten zweiten Druckraum 5 aus dem ersten Druckraum 4 an der (stehenden) Dichtmanschette 24 vorbei in den Druckmittelvorratsbehalter 6 verschoben werden kann. Dagegen werden bei einer Notbremsung, bei der die vorhin erwähnten Absperrventile 9, 10 offen bleiben, die beiden Kolben 2, 3 verschoben, so daß die auf dem zweiten Kolben 3 angeordnete Dichtmanschette 24 die Mündung des Kanals 23 überfährt und die Verbindung zwischen dem ersten Druckraum 4 bzw. der Simulatorkammer 21 und dem Druckmittelvorratsbehalter 6 unterbricht, so daß der Pedalsimulator 30 kein Druckmittelvolumen mehr aufnehmen kann und in den beiden Druckräumen 4, 5 ein hydraulischer Druck aufgebaut werden kann.
Der vorhin erwähnten Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die hydraulische Verbindung 23 in einer Ringnut 25 mündet, die derart bemessen ist, daß die Dichtmanschette 24 im gezeigten Zustand radial spannungsfrei verbaut ist. Dadurch entfallen im „Brake-by-wire" -Modus sowohl die Reibkräfte als Störgröße in der Kraft-Weg-Kennlinie als auch der Verschleiß der Dichtmanschette.
Wie schließlich aus Fig. 1 erhellt, weist der Simulatorkolben 18 eine Sackbohrung 26 auf, die ein elastisches Teil 27, beispielsweise eine gummielastische Scheibe, sowie ein am elastischen Teil 27 axial anliegendes Druckstück 28 aufnimmt. Dem Druckstück 28 gegenüber befindet sich in der Simulatorkammer 21 eine zylindrische Verlängerung 29 eines die Simulatorkammer 21 verschließenden Verschlußteiles 31, an der bei einem übermäßigen Hub des Simulatorkolbens 18 das Druckstück 28 zur Anlage kommt. Durch die beschriebenen Maßnahmen wird ein elastischer Anschlag realisiert. Um bei der Betätigung der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit eine Dämpfungsfunktion zu erfüllen können in der hydraulischen Verbindung 17 oder der zweiten hydraulischen Verbindung 23 nicht gezeigte hydraulische Widerstände bzw. Drosselmittel vorgesehen sein.
Der Aufbau der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführung der Erfindung entspricht im wesentlichen dem, der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Die im vorhergehenden Text erwähnte dritte Ventileinrichtung, die in ihrer offenen Stellung ein Verschieben des Druckmittels aus dem ersten Druckraum 4 in den durch den Simulatorkolben 18 begrenzten hydraulischen Raum 19 ermöglicht, sperrt bei der gezeigten Ausführung die erste hydraulische Verbindung 14 zwischen dem ersten Druckraum 4 und dem Raum 19 ab bzw. gibt diese Verbindung frei. Obwohl in Fig. 3 auch eine zweite hydraulische Verbindung 23 zwischen der Simulatorkammer 21 und dem im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Nachlaufraum 11 dargestellt ist, ist eine weitere Ausführung denkbar, bei der zwischen der Simulatorkammer 21 und dem Nachlaufraum 11 keine Verbindung vorgesehen ist, so daß die Simulatorkammer 21 „trocken" bleibt. Um den vorhin erwähnten elastischen Anschlag des Simulatorkolbens 18' zu realisieren weist der Simulatorkolben 18' bei der gezeigten Ausführung eine axiale Verlängerung 32 auf, die an einem Druckstück 33 zur Anlage gebracht werden kann, das an einem elastischen Teil 34 anliegt. Sowohl das Druckstück 33 als auch das elastische Teil 34 sind in einem die Simulatorkammer 21 verschließenden Verschlußteil 35 angeordnet. Das Absperren der ersten hydraulischen Verbindung 14 erfolgt, ähnlich wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2, dadurch, daß eine am zweiten Kolben 5 angeordnete Dichtmanschette 24' den Mündungsbereich der Verbindung 14 überfährt.
Die in Fig. 4 gezeigte dritte Ausführung der Erfindung entspricht funktionsmäßig der ersten Ausführung gemäß Fig. 1, bei der die dritte Ventileinrichtung die hydraulische Verbindung 23 zwischen der Simulatorkammer 21 und dem Nachlaufräum 11 absperrt bzw. freigibt. Die dritte Ventileinrichtung wird hierbei als ein Sitzventil 40 ausgebildet, das durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens 3 gegenüber .dem Gehäuse 20' mechanisch betätigbar ist. Zu diesem Zweck ist in einer Bohrung 41 des Gehäuses 20', die zu der Bohrung parallel verläuft, die die beiden Kolben 2, 3 aufnimmt, ein Kraftübertragungselement 42 geführt, in dem ein Querglied 43 befestigt ist, das an einer am zweiten Kolben 3 ausgebildeten Anlagefläche 44 axial anliegt. Am Kraftübertragungselement 42 stützt sich unter Vorspannung einer Ventilfeder 46 ein Ventilkörper 45 ab, der, mit einem Ventilsitz 47 zusammenwirkend, die über den Nachlaufraum 11 führende hydraulische Verbindung 23 zwischen der Simulatorkammer 21 und dem Druckmittelvorratsbehalter 6 absperren kann. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, besteht die hydraulische Verbindung 23 aus einer von der Simulatorkammer 21 ausgehenden Bohrung 48, einem Teil der vorhin erwähnten Bohrung 41 sowie einem Kanal 49, der mit einem dem zweiten Druckraum 5 zugeordneten Behälteranschluß 50 in Verbindung steht. Das Sitzventil 40 ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, daß der Schließweg seines Ventilkörpers 45 größer ist als der Schließweg des im zweiten Kolben 3 angeordneten Zentralventils.13. Der Führung des Ventilkörpers 45 dient ein Führungsring 51, durch den sich ein axialer Fortsatz 52 des Ventilkörpers 45 hindurcherstreckt. Um eine einwandfreie Strömung des hydraulischen Druckmittels zwischen der Simulatorkammer 21 und dem Druckmittelvorratsbehalter 6 zu gewährleisten ist der axiale Fortsatz 52 mit radialen Rippen 53 versehen.
Schließlich entspricht die in Fig. 5 gezeigte vierte Ausführung der Erfindung funktionsmäßig der zweiten Ausführung gemäß Fig. 3, bei der die dritte Ventileinrichtung bzw. das Sitzventil 40 die hydraulische Verbindung 14 zwischen dem ersten Druckraum 4 und dem durch den Simulatorkolben 18' begrenzten hydraulischen Raum 19 absperrt bzw. freigibt. Das in der Bohrung 41 abgedichtet geführte Kraftübertragungselement 42 bildet mit seiner Dichtmanschette 54 eine hydraulische Wirkfläche, die in der offenen Stellung des Sitzventils 40 mit dem aus dem ersten Druckraum 4 ausströmenden Druckmittel beaufschlagt wird. Dabei entsteht eine Kraft, die die Kraft der Ventilfeder 46 und somit das Schließen des Sitzventils 40 unterstützt. Ansonsten entspricht die Funktionsweise dieser Ausführung der Funktionsweise der zweiten Ausführung, so daß sich eine weitergehende Erklärung erübrigt.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung erhellt, muß bei einem Ausfall der die elektrohydraulische Bremsanlage steuernden Elektronik sichergestellt werden, daß die vorhin erwähnten Verbindungen unterbunden werden. Andererseits könnte im ersten Druckraum 4 kein Bremsdruck für den schematisch angedeuteten Bremskreis aufgebaut werden. Wird nun die insbesondere in Fig. 4 und 5 dargestellte erfindungsgemäße Betätigungseinheit durch Niederdrücken des nicht gezeigten Bremspedals betätigt, so werden in bekannter Art und Weise die beiden Kolben 2, 3 in der Zeichnung nach links bewegt, wobei das Querglied 43 unter der Vorspannung der Ventilfeder 46 dem zweiten Kolben 3 folgt, bis der Ventilkörper 45 am Dichtsitz 47 zur Anlage kommt.
Ein wichtiger technischer Aspekt besteht bei sämtlichen Bremsanlagen des Typs "Brake-by-Wire" in der zuverlässigen Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches. Im Laufe der Entwicklungen hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß hierzu Signale von den Betätigungsweg der Betätigungseinheit erfassenden Systemen bzw. Sensoranordnungen verwendet werden können. Deswegen wird vorgeschlagen, im Eintrittsbereich des Gehäuses 20, 20' ein lediglich schematisch angedeutetes Wegmeßsystem 37 vorzusehen, dessen für die Signalgenerierung zuständige, nicht dargestellte Elemente auf der zylindrischen Oberfläche des ersten Kolbens 2 angebracht sind, während die Signalaufnehmerelemente im Gehäuse 20, 20' integriert sind.

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit: einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben (DK-Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK- Kolben) , die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehalter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein eine Simulatorkammer begrenzendes, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, wobei zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter eine zweite hydraulische Verbindung vorgesehen ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die hydraulische Verbindung zwischen der Simulatorkammer und dem
Druckmittelvorratsbehalter absperrt bzw. freigibt und die durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben (18) gebildet ist und daß die dritte Ventileinrichtung durch eine am zweiten Kolben (3) angeordnete Dichtung (24) sowie den Mündungsbereich eines im Bewegungsbereich der Dichtung (24) ausgebildeten Kanals gebildet ist, der die zweite hydraulische Verbindung (23) bildet.
Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit: einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben (DK-Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK- Kolben) , die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehalter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein eine Simulatorkammer begrenzendes, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die hydraulische Verbindung absperrt bzw. freigibt und die durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben (18') gebildet ist und daß die dritte Ventileinrichtung durch eine am zweiten Kolben (3) angeordnete Dichtung (24') sowie den Mündungsbereich eines im Bewegungsbereich der Dichtung (24') ausgebildeten Kanals gebildet ist, der die hydraulische Verbindung (14) bildet und der einerseits mit dem ersten Druckraum (4) und andererseits mit einem durch den Simulatorkolben (18') von der Simulatorkammer (21) getrennten hydraulischen Raum (19) in Verbindung steht.
3. Betätigungseinheit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Simulatorkammer (21) und dem Druckmittelvorratsbehalter (6) eine zweite hydraulische Verbindung (23') vorgesehen ist.
4. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der hydraulischen Verbindung
(14) hydraulische Widerstände bzw. Drosselmittel vorgesehen' sind.
5. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten hydraulischen Verbindung (23, 23') hydraulische Widerstände bzw. Drosselmittel vorgesehen sind.
6. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsbereich des Kanals in einem dem zweiten Druckraum (5) zugeordneten Nachlaufraum (11) derart ausgebildet ist, daß die Dichtung (24) radial spannungsfrei verbaut ist.
7. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (24, 24') als eine Dichtmanschette ausgeführt ist. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als ein Dicht- bzw. ein O-Ring ausgeführt ist.
Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit: einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben (DK-Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK- Kolben) , die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehalter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein eine Simulatorkammer begrenzendes, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer ersten hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, wobei zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehalter eine zweite hydraulische Verbindung vorgesehen ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die zweite hydraulische Verbindung absperrt bzw. freigibt und die als ein Sitzventil ausgebildet ist und einen Ventilkörper aufweist, der in seiner Schließrichtung mittels einer Ventilfeder vorgespannt ist und der durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben (18') gebildet ist und daß das Sitzventil (40) mittels eines am zweiten Kolben (3) axial anliegenden Quergliedes (43) betätigbar ist.
10. Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit: einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben (DK-Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK- Kolben) , die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehalter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein eine Simulatorkammer begrenzendes, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die hydraulische Verbindung absperrt bzw. freigibt und die als ein Sitzventil ausgebildet ist und einen Ventilkörper aufweist, der in seiner Schließrichtung mittels einer Ventilfeder vorgespannt ist und der durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Simulatorelement durch einen hydraulischen Simulatorkolben (18') gebildet ist und daß das Sitzventil (40) mittels eines am zweiten Kolben (3) axial anliegenden Quergliedes (43) betätigbar ist.
11. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Simulatorkolben
(18,18') mit einem elastischen Anschlag (27,28,29 bzw. 32,33,34) zusammerwirkt.
12. Betätigungseinheit nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß der der Simulatorkolben (18') eine axiale Verlängerung (32) aufweist, die mit dem elastischen Anschlag (33,34) in Eingriff bringbar ist.
13. Betätigungseinheit nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Anschlag (27,28) im Simulatorkolben (18) angeordnet ist und mit einem axialen Anschlagelement (29) in Eingriff bringbar ist.
14. Betätigungseinheit nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite Druckraum unter Zwischenschaltung eines im zweiten Kolben angeordneten Zentralventils mit dem Druckmittelvorratsbehalter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließweg des Ventilkörpers (45) größer ist als der Schließweg des Zentralventils (13) .
15. Betätigungseinheit nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (45) in einem Führungsring (51) geführt wird, wobei ein der Führung des Ventilkörpers (46) dienender axialer Fortsatz (52) mit axialen Rippen (53) versehen ist.
16. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche bis dadurch gekennzeichnet, daß das Querglied (43) mit einem Kraftübertragungselement (42) zusammenwirkt, an dem der axiale Fortsatz (52) anliegt und das eine hydraulische Wirkfläche darstellt, die in der offenen Stellung des Sitzventils (40) mit dem aus dem ersten Druckraum (4) herausströmenden Druckmittel beaufschlagbar ist.
17. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben
(2) als Bestandteil eines den Betätigungsweg erfassenden, im Gehäuse (20) integrierten Wegmeßsystems (37) ausgebildet ist.
18. Betätigungseinheit nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß auf der zylindrischen Oberfläche des ersten Kolbens (2) Signalgeberelemente des Wegmeßsystems angebracht sind, dessen Signalaufnehmer im Gehäuse (20) angeordnet ist.
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